CN113432710A - 一种密封环境下振动设备的故障智能监测系统 - Google Patents

一种密封环境下振动设备的故障智能监测系统 Download PDF

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董良
段晨龙
江海深
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潘淼
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Abstract

本发明公开了一种密封环境下振动设备的故障智能监测系统，包括：无线智能传感器、高增益信号放大设备、防爆全向发射器、基站、智能终端；无线智能传感器用于采集并传输第一振动信号；高增益信号放大设备用于将第一振动信号进行自动增益处理和多频段转化处理，获得第二振动信号；防爆全向发射器通过基站将第二振动信号发送给智能终端；智能终端用于对第二振动信号进行分析，判断振动设备的健康状态，实现对振动设备的实时故障智能在线监测。本发明可以针对信号大片盲区的振动设备健康状态进行实时在线监测，实现对设备健康状态智能诊断，及时降低因设备局部故障、部件磨损对后续企业生产造成的不利影响。

Description

一种密封环境下振动设备的故障智能监测系统
技术领域
本发明属于振动设备监测领域，特别是涉及一种密封环境下振动设备的故障智能监测系统。
背景技术
振动设备广泛地应用于冶金、矿山、煤炭、化工、电力、建筑、环保、航空等工业领域，是生产环节不可缺少的关键设备，但是，由于在设备运转的过程中有多种无法避免的影响因素，经常会出现各种类型故障，不能及时报警和维修，造成设备易磨损、使用寿命下降，疲劳程度增加，甚至会导致重大的安全事故，给人民群众的生命财产安全带来严重的威胁，致使企业损失巨大的经济效益。因此，有效实施对振动设备的健康状态智能监测及故障诊断有利于保障企业的安全生产和经济效益提升。
目前，现有的监测技术主要是基于振动设备离线的故障检测和诊断，针对设备智能在线监测技术尚不成熟，而且大多数企业为了满足当地环保部门的要求，设备都安装密封罩，设备出现大量的信号盲区，传感器采集的振动参数信号不能及时传送，无法正常对振动设备的健康状态实时在线监测，设备在出现故障后不能及时将故障信息报送和超前预警。
发明内容
为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供了一种密封环境下振动设备故障智能监测系统，实时在线对在信号盲区的振动设备的健康状态进行智能监测，适用于各种用于企业生产的振动设备。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种密封环境下振动设备的故障智能监测系统，包括：
无线智能传感器、高增益信号放大设备、防爆全向发射器、基站、智能终端；
所述无线智能传感器用于采集并传输第一振动信号；
所述高增益信号放大设备用于将所述第一振动信号进行自动增益处理和多频段转化处理，获得第二振动信号；
所述防爆全向发射器通过所述基站将所述第二振动信号发送给所述智能终端；
所述智能终端用于对所述第二振动信号进行分析，判断所述振动设备的健康状态，实现对所述振动设备的实时故障智能在线监测。
优选地，所述无线智能传感器包括自动转换器，所述自动转换器用于将振动信号转化为无线信号，并将所述无线信号传输至玻璃钢全向接收器。
优选地，所述无线智能传感器设置于振动设备的不同部位，用于采集所述振动设备不同区域的振动信号，并将所述振动信号传输至玻璃钢全向接收器。
优选地，所述监测系统还包括所述玻璃钢全向接收器；
所述玻璃钢全向接收器用于接收所述无线信号，并将所述第一振动信号传输给所述高增益信号放大设备。
优选地，所述监测系统还包括双屏蔽同轴电缆；
所述玻璃钢全向接收器通过所述双屏蔽同轴电缆与所述高增益信号放大设备连接；
所述高增益信号放大设备连接通过所述双屏蔽同轴电缆与所述防爆全向发射器连接。
优选地，所述第二振动信号为多频段高增益振动信号。
优选地，所述监测系统还包括云端服务器，所述云端服务器分别与所述基站和所述智能终端连接，用于存储所述第二振动信号的时域信号、所述第二振动信号的频域信号。
优选地，所述无线智能传感器与玻璃钢全向接收器、所述防爆全向发射器与所述基站、所述基站与所述云端服务器、所述云端服务器与所述智能终端均通过无线通信连接；
所述无线通信连接采用4G/5G通信模块、WIFI模块中的一种或多种。
优选地，所述智能终端包括监测单元、报警单元、故障检测单元、人机交互单元；
所述监测单元用于根据所述第二振动信号的时域信号、所述第二振动信号的频域信号，通过不同波形判断所述振动设备是否出现故障；
所述报警单元用于所述振动设备发生故障时发送报警信息；
所述故障检测单元用于确定所述振动设备发生故障的时间、区域、类型；
所述人机交互单元用于反馈检测结果、显示故障发生的区域及类型。
本发明公开了以下技术效果：
本发明公开的一种密封环境下振动设备故障智能监测系统，可以针对信号大片盲区的振动设备健康状态实时在线监测，通过对不同传感器的频域和时域信号进行存储和分析，表征振动设备不同区域健康状态，根据信号反馈的不同波形判断设备是否出现故障并发送报警信息，确定振动设备发生故障的区域及类型，并及时提供解决方案，实现对设备健康状态智能诊断，及时降低因设备局部故障、部件磨损对后续企业生产造成的不利影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的系统结构示意图；
图中：1-无线智能传感器；2-密封罩；3-基站；4-云端服务器；5-智能终端；6-玻璃钢全向接收器；7-双屏蔽同轴电缆；8-高增益信号放大设备；9-防爆全向发射器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明提供了一种密封环境下振动设备的故障智能监测系统，包括：
无线智能传感器、高增益信号放大设备、防爆全向发射器、基站、智能终端；
所述无线智能传感器用于采集并传输第一振动信号；
所述高增益信号放大设备用于将所述第一振动信号进行自动增益处理和多频段转化处理，获得第二振动信号；
所述防爆全向发射器通过所述基站将所述第二振动信号发送给所述智能终端；
所述智能终端用于对所述第二振动信号进行分析，判断所述振动设备的健康状态，实现对所述振动设备的实时故障智能在线监测。
所述无线智能传感器包括自动转换器，所述自动转换器用于将振动信号转化为无线信号，并将所述无线信号传输至玻璃钢全向接收器。
所述无线智能传感器设置于振动设备的不同部位，用于采集所述振动设备不同区域的振动信号，并将所述振动信号传输至玻璃钢全向接收器。
所述监测系统还包括所述玻璃钢全向接收器；
所述玻璃钢全向接收器用于接收所述无线信号，并将所述第一振动信号传输给所述高增益信号放大设备。
所述监测系统还包括双屏蔽同轴电缆；
所述玻璃钢全向接收器通过所述双屏蔽同轴电缆与所述高增益信号放大设备连接；
所述高增益信号放大设备连接通过所述双屏蔽同轴电缆与所述防爆全向发射器连接。
所述第二振动信号为多频段高增益振动信号。
所述监测系统还包括云端服务器，所述云端服务器分别与所述基站和所述智能终端连接，用于存储所述第二振动信号的时域信号、所述第二振动信号的频域信号。
所述无线智能传感器与玻璃钢全向接收器、所述防爆全向发射器与所述基站、所述基站与所述云端服务器、所述云端服务器与所述智能终端均通过无线通信连接；
所述无线通信连接采用4G/5G通信模块、WIFI模块中的一种或多种。
所述智能终端包括监测单元、报警单元、故障检测单元、人机交互单元；
所述监测单元用于根据所述第二振动信号的时域信号、所述第二振动信号的频域信号，通过不同波形判断所述振动设备是否出现故障；
所述报警单元用于所述振动设备发生故障时发送报警信息；
所述故障检测单元用于确定所述振动设备发生故障的时间、区域、类型；
所述人机交互单元用于反馈检测结果、显示故障发生的区域及类型。
下面结合图1对本发明作更进一步的说明。
一种密封环境下振动设备故障智能监测系统，包括无线智能传感器1、密封罩2、基站3、云端服务器4、智能终端5、玻璃钢全向接收器6、双屏蔽同轴电缆7、高增益信号放大设备8、防爆全向发射器9。
进一步地，密封罩(2)环境下导致设备出现大量的信号盲区，信号传输受阻，将无线智能传感器1布置在运行设备不同的部位，将采集的设备不同区域的振动信号传输至玻璃钢全向接收器6，经双屏蔽同轴电缆7传输给高增益信号放大设备8，对信号进行自动增益和处理，多频段信号覆盖面积增大。
进一步地，高增益信号放大设备8将增益的信号传输至给防爆全向发射器9，通过多频段高效传输，将高增益信号发送给基站3，基站3通过云端服务器4对不同的无线智能传感器1的频域和时域信号进行存储，智能终端5对云端服务器4所存储的不同信号进行分析，表征振动设备不同区域健康状态。
进一步地，智能终端5智能终端包括监测单元、报警单元、故障检测单元、人机交互单元；智能终端5根据无线智能传感器1采集的信号，通过标准化工具反馈的不同波形判断设备是否出现故障并发送报警信息，确定振动设备发生故障的区域及类型，通过人机交互单元及时反馈，实现对振动设备实时故障智能在线监测。
进一步地，对采集的信号进行分析和处理，根据云端服务器4对整个设备运行情况和信号变化趋势存储，云端服务器存储是一个周期性持续监测并能永久保存设备运行数据，时调时用，监测单元通过在线监测软件与云端服务器4存储的数据库进行对比分析，利用标准化工具在计算机或者手机反馈过程数据和故障信息，并及时将报警信息传送，确定故障发生时间和位置。
进一步地，信号传输采用无线和有线耦合的综合模式，无线智能传感器1采集的振动信号通过内置的自动转换器将振动参数信号转为无线信号发送给玻璃钢全向接收器6，玻璃钢全向接收器6通过双屏蔽同轴电缆7传输至高增益信号放大设备8，对信号进行二次处理和多频段转化，增大信号覆盖区域，高增益信号经双屏蔽同轴电缆7传输至防爆全向发射器9，防爆全向发射器9将有线信号转为多频段无线信号发送给基站3，云端服务器4对信号进行存储和分析处理，最终将无线信号转为数据信号通过在线检测软件反馈。
本发明公开的一种密封环境下振动设备故障智能监测系统，可以针对信号大片盲区的振动设备健康状态实时在线监测，通过对不同传感器的频域和时域信号进行存储和分析，表征振动设备不同区域健康状态，根据信号反馈的不同波形判断设备是否出现故障并发送报警信息，确定振动设备发生故障的区域及类型，并及时提供解决方案，实现对设备健康状态智能诊断，及时降低因设备局部故障、部件磨损对后续企业生产造成的不利影响。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种密封环境下振动设备的故障智能监测系统,其特征在于，包括：
无线智能传感器、高增益信号放大设备、防爆全向发射器、基站、智能终端；
所述无线智能传感器用于采集并传输第一振动信号；
所述高增益信号放大设备用于将所述第一振动信号进行自动增益处理和多频段转化处理，获得第二振动信号；
所述防爆全向发射器通过所述基站将所述第二振动信号发送给所述智能终端；
所述智能终端用于对所述第二振动信号进行分析，判断所述振动设备的健康状态，实现对所述振动设备的实时故障智能在线监测。
2.根据权利要求1所述的密封环境下振动设备的故障智能监测系统，其特征在于，所述无线智能传感器包括自动转换器，所述自动转换器用于将振动信号转化为无线信号，并将所述无线信号传输至玻璃钢全向接收器。
3.根据权利要求1所述的密封环境下振动设备的故障智能监测系统，其特征在于，所述无线智能传感器设置于振动设备的不同部位，用于采集所述振动设备不同区域的振动信号，并将所述振动信号传输至玻璃钢全向接收器。
4.根据权利要求2所述的密封环境下振动设备的故障智能监测系统，其特征在于，
所述监测系统还包括所述玻璃钢全向接收器；
所述玻璃钢全向接收器用于接收所述无线信号，并将所述第一振动信号传输给所述高增益信号放大设备。
5.根据权利要求4所述的密封环境下振动设备的故障智能监测系统，其特征在于，
所述监测系统还包括双屏蔽同轴电缆；
所述玻璃钢全向接收器通过所述双屏蔽同轴电缆与所述高增益信号放大设备连接；
所述高增益信号放大设备连接通过所述双屏蔽同轴电缆与所述防爆全向发射器连接。
6.根据权利要求1所述的密封环境下振动设备的故障智能监测系统，其特征在于，所述第二振动信号为多频段高增益振动信号。
7.根据权利要求1所述的密封环境下振动设备的故障智能监测系统，其特征在于，
所述监测系统还包括云端服务器，所述云端服务器分别与所述基站和所述智能终端连接，用于存储所述第二振动信号的时域信号、所述第二振动信号的频域信号。
8.根据权利要求7所述的密封环境下振动设备的故障智能监测系统，其特征在于，
所述无线智能传感器与玻璃钢全向接收器、所述防爆全向发射器与所述基站、所述基站与所述云端服务器、所述云端服务器与所述智能终端均通过无线通信连接；
所述无线通信连接采用4G/5G通信模块、WIFI模块中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的密封环境下振动设备的故障智能监测系统，其特征在于，
所述智能终端包括监测单元、报警单元、故障检测单元、人机交互单元；
所述监测单元用于根据所述第二振动信号的时域信号、所述第二振动信号的频域信号，通过不同波形判断所述振动设备是否出现故障；
所述报警单元用于所述振动设备发生故障时发送报警信息；
所述故障检测单元用于确定所述振动设备发生故障的时间、区域、类型；
所述人机交互单元用于反馈检测结果、显示故障发生的区域及类型。
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